Atome - Photonenmodell, Physikübungen

Photonenmodell des Lichts, Farbe und Photonenenergie, Ultraviolett- und Infrarotstrahlung mit Wirkung auf den Menschen - Gesamtaufgabenbestand (lehrplanunabhängig)

Hilfe
  • Rechne die Leistung in Joule pro Sekunde um. Teile sie dann durch die Anzahl der Photonen pro Sekunde. Rechne das Ergebnis in Elektronenvolt um, und bestimme mit der Tabelle in der Hilfe die Strahlung/Farbe.
  • Energie von Photonen

    Elektromagnetische Strahlung besteht aus Photonen. Die Energieportion der Photonen hängt von der Lichtfarbe bzw. Strahlungsart ab. Man misst sie in Elektronenvolt (eV):

    1 eV ≈ 1,602 · 10-19 J

    Die Photonen der Infrarotstrahlung (IR) sind energieärmer und die der ultravioletten Strahlung (UV) energiereicher als die des sichtbaren Lichts.



    Infrarot1,2 meV - 1,7 eV
    Rot1,7 - 1,9 eV
    Orange1,9 - 2,1 eV
    Gelb2,1 - 2,2 eV
    Grün2,2 - 2,5 eV
    Blau2,5 - 3 eV
    Violett3 - 3,2 eV
    Ultraviolett3,2 - 120 eV
TIPP Beispiel-Aufgabe: Zu diesem Aufgabentyp gibt es eine passende Beispiel-Aufgabe. Klicke dazu auf "Hilfe zu diesem Aufgabentyp" unterhalb der Aufgabe.

Bestimme die Farbe bzw. Strahlungsart der Lichtquelle. Nutze dafür die Werte in der Hilfe / im Stoff.

  • Ein Laserpointer hat die Leistung 
    2
     
    mW
    . Er sendet pro Sekunde 
    5,2
    ·
    10
    15
     Photonen aus.
    Strahlung/Farbe:
    Hinweis: Nutze die Tabelle in der Hilfe / im Stoff.
    Notizfeld
    Notizfeld
    Tastatur
    Tastatur für Sonderzeichen
    Kein Textfeld ausgewählt! Bitte in das Textfeld klicken, in das die Zeichen eingegeben werden sollen.
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Kanal: LEIFI physik
Photonenmodell des Lichts

Das Photonenmodell ist eine Vorstellungsweise von Licht, mit der man bestimmte Eigenschaften und Phänomene von Licht erklären kann.

Modellvorstellung:
Licht ist ein Strom aus vielen "Lichtteilchen" bzw. "Energiepaketen", den Photonen.
    Photonen...
  • sind punktförmig und unteilbar.
  • bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit.
  • besitzen eine bestimmte Energieportion, die von der Lichtfarbe bzw. Strahlung abhängt.
  • ...anzahl bestimmt die Intensität des Lichts.
Wichtige Strahlungen und die Wirkung auf den Menschen


Arbeiten am Schmelzofen

Infrarotstrahlung kann der Mensch als Wärme wahrnehmen. Intensive Infrarotbestrahlung kann zu Hitzschlag oder Sonnenstich führen, und auch Augen und Haut schädigen.



Regenbogen verursacht durch ein Prisma

Sichtbares Licht beeinflusst unsere innere Uhr und damit etwa unsere Energie, Konzentration und Stimmung. Sehen wir direkt in Licht mit hoher Intensität (z.B. Laserpointer, Sonne) schädigt das unsere Augen.



Schwarzlicht im Kino

Ultraviolettstrahlung kann der Mensch nicht wahrnehmen. Sie lässt unsere Haut altern und verursacht Sonnenbrände. Langfristig erhöht sie das Risiko für bestimmte Haut- und Augenerkrankungen.
Energie von Photonen

Elektromagnetische Strahlung besteht aus Photonen. Die Energieportion der Photonen hängt von der Lichtfarbe bzw. Strahlungsart ab. Man misst sie in Elektronenvolt (eV):

1 eV ≈ 1,602 · 10-19 J

Die Photonen der Infrarotstrahlung (IR) sind energieärmer und die der ultravioletten Strahlung (UV) energiereicher als die des sichtbaren Lichts.



Infrarot1,2 meV - 1,7 eV
Rot1,7 - 1,9 eV
Orange1,9 - 2,1 eV
Gelb2,1 - 2,2 eV
Grün2,2 - 2,5 eV
Blau2,5 - 3 eV
Violett3 - 3,2 eV
Ultraviolett3,2 - 120 eV
Beispiel 1
Wandle die Energie des Photons um. Runde auf die geltenden Ziffern.
a) 
6,1
 
eV
=
▇
·
10
▇
 
J
b) 
3,211
·
10
−
19
 
J
=
▇
 
eV
Beispiel 2
Ein Laserpointer hat die Leistung 
3
 
mW
. Er sendet pro Sekunde 
7,0
·
10
15
 Photonen aus. Bestimme die Farbe des Lasers.
Beispiel 3
Eine Infrarotlampe hat die Leistung 
500
 
W
. Die Photonen, die sie aussendet, haben eine Energie von 
1,3
 
eV
. Berechne die Anzahl der Photonen pro Sekunde.